laboratorio de ope 2

1. UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAB DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA PETROQUIMICA
OPERACIONES UNITARIAS II
ALUMNO: LENARD FLORES GALDOS
CODIGO: 131626
GRUPO: viernes 9-11am
CUSCO - PERÚ
2016
LABORATORIO N°: 1
FLUJO CALORÍFICO A TRAVEZ DE UN SOLIDO
METALICO

2. FLUJO CALORÍFICO A TRAVEZ DE UN SOLIDO METALICO
Objetivos:
Determinación el coeficiente de conductividad térmica o calorífica del solido
Fundamento teórico:
La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la
capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es
también la capacidad de una sustancia de transferir el movimiento cinético de sus
moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que
está en contacto.
La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la
capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
Cuando se calienta la materia la energía cinética promedio de sus moléculas
aumenta, incrementándose su movimiento. La conducción de calor que a nivel
macroscópico puede modelizarse mediante la ley de Fourier, a nivel molecular se
debe a la interacción entre las moléculas que intercambian energía cinética sin
producir movimientos globales de materia. Por tanto la conducción térmica
difiere de la convección térmica en el hecho de que en la primera no existen
movimientos macroscópicos de materia, que si ocurren en el segundo
mecanismo. Todas las formas de materia condensada tienen la posibilidad de
transferir calor mediante conducción térmica, mientras que la convencción
térmica en general sólo resulta posible en líquidos y gases. De hecho los sólidos
transfieren calor básicamente por conducción térmica, mientras que para
gradientes de temperatura importante los líquidos y los gases transfieren la
mayor parte del calor por convección

3. Materiales y equipos:
 Fuente de calor
 Vaso de precipitados
 Termómetros
 Metro
 Cronometro
 Soportes
Procedimiento experimental:
Instalación de equipos y la toma de temperatura inicial seguidamente se
pone en funcionamiento dicho experimento para luego una empezando el
calentamiento del liquido para luego hacer la transferencia de flujo de
calor a través de un sólido con el contacto vaso-solido.

4. Datos:
En el calentamiento del
fluido
En el calentamiento del
solido
T0 TF T0 TF
(°C) 17.1 88.3 21.6 22.6
(K) 290.25 361.45 294.75 295.75
CP DEL H2O(J/g K)
CP DEL HIERRO DULCE
(J/g K) t (s)
4.18 0.45 14
Determinando Q transferido al solido:
𝑄 = 𝑚𝐶𝑝∆𝑇 Para un volumen de 1000ml equivalente a 1.0Kg
𝑄 = 1000𝑔 ∗ 0.45
𝐽
𝑔 𝐾
∗ (295.75 − 294.74)𝐾
𝑄 = 450𝐽
1.3cm

5. 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑄′ =
450
14
𝐽
𝑠
𝑄′ = 32.1428𝑤
Aplicando la ley de Fourier para la determinación de transferencia de
calor
𝑞 =
𝑄
𝐴
= 𝐾
𝑑𝑇
𝑑𝑥
𝑘 =
𝑄′
𝐴
∗
𝐿
∆𝑇
𝑘 =
32.1428𝑤
0.000416𝑚2
∗
0.062𝑚
71.2𝐾
𝑘 =
67.2826𝑤
𝑚𝐾
K (TEORICO) (w/m k) K (EXPERIMENTAL) (w/m K)
72 67.2826
Calculando el error:
%𝐸 = |
𝑘 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑘 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
𝑘 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
| 𝑥100
%𝐸 = |
79.5 − 67.2826
79.5
| 100
%𝐸 = 15.4

6. Conclusiones:
 En la práctica determinamos la conductividad térmica del hierro dulce
la cual fue de 67.2826 (w/m K)
 Al hacer la comparación con el dato teórico sacado de tablas la cual
es de 79.5 (w/m K) nos encontramos con un error de 15.4 lo cual nos
indica que la falla es por el tiempo de transferencia de calor o por no
aislar bien el material
 En esta práctica vimos cómo puede variar la conductividad térmica
no solo con referencia de cualquiera de las variables sino también
del tiempo de transferencia de calor.
 Este dato obtenido es una señal de la mala manipulación no
solamente de los equipos utilizados sino también del tiempo que es
el factor muy importante en la conductividad del material.
 Si hacemos una variación solamente en el tiempo de conductividad
es posible llegar a determinar el valor correcto de la conductividad de
dicho material.
Bibliográfica:
http://fisicaclaudia413.es.tl/Conductividad-calorifica-y-capacidad-
termina-especifica.htm
http://es.slideshare.net/luissalcido37/practica-coeficiente-de-
conductividad-termica
Fuente:
koshkin n. i., shirkévich m.g..manual de física elemental. editorial mir
1975

7. ANEXOS
Conductividad Térmica
(W/(m·K))
Acero 47 - 581
Acero inoxidable 16,3
Agua 0,581
Aire 0,024
Alcohol 0,161
Alpaca 29,11
Aluminio 209,31
Amianto 0,041
Bronce 116-1861
Cobre 372,1-385,21
Corcho 0,04-0,301
Estaño 64,01
Fibra de vidrio 0,03-0,071
Glicerina 0,291
Hierro dulce 79,5
Ladrillo 0,801
Ladrillo refractario 0,47-1,051
Latón 81 - 1161
Litio 301,21
Madera 0,131
Mercurio 83,71
Mica Moscovita 0,351
Níquel 52,31
Oro 308,21
Parafina 0,211
Plata 406,1-418,71
Plomo 35,01
Poliestireno expandido 0,025-0,045
Poliuretano 0,018-0,025
Vidrio 0,6 - 11
Zinc 106-140
Material

8. Sustancia Fase
cp cp cv Capacidad
(másico) (molar) (molar)
calorífica
volumétrica
J·g−1
·K−1
J·mol−1
·K−1
J·mol−1
·K−1
J cm−3
K−1
Gas
monoatómico (Ideal)
gas
20,8 12,5
Helio gas 51,932 20,8 12,5 9,27e-4
Argón gas 0,5203 20,8 12,5 9,28e-4
Gas diatómico (Ideal) gas
29.1 20.8
Hidrógeno gas 14,30 28,82 20.4 1,29e-3
Nitrógeno gas 1,040 29,12 20,8 1,30e-3
Oxígeno gas 0,918 29,4 21,1 1,31e-3
Aire (en condiciones
gas 1,012 29,19
Aluminio sólido 0,897 24,2 2,422
Amoníaco líquido 4,700 80,08 3,263
Antimonio sólido 0,207 25,2 1,386
Arsénico sólido 0,328 24,6 1,878
Berilio sólido 1,82 16,4 3,367
Carbono (diamante) sólido 0,519
Carbono (grafito) sólido 0,711
Cobre sólido 0,385 24,47 3,45
Diamante sólido 0,5091 6,115 1,782
Etanol líquido 2,44 112 1,925
Gasolina líquido 2,22 228
Oro sólido 0,1291 25,42 2,492
Plata sólido 0,237 25,56
Grafito sólido 0,710 8,53 1,534
Hierro dulce sólido 0,450 25,1 3,537
Níquel sólido 0,444
Plomo sólido 0,129 26,4 1,44

9. Wolframio sólido 0,133
Titanio sólido 0,523
Litio sólido 3,58 24,8 1,912
Magnesio sólido 1,02 24,9 1,773
Mercurio líquido 0,1395 27,98 1,888
Neón gas 10,301 207,862 124,717
cera de parafina sólido 2,5 900 2,325
Sílice (fundido) sólido 0,703 42,2 1,547
Uranio sólido 0,116 27,7 2,216
Agua
gas
(100 °C)
2,080 37,47 28,03
Agua
líquido
(25 °C)
41,813 75,327 74,53 4,184
Agua
sólido
(0 °C)
2,114 38,09 1,938
Alúmina Al2O3 sólido 0,160
MgO sólido 0,457
SiC sólido 0,344
Nylon 66 sólido 1,20-2,09
Fenólicos sólido 1,40-1,67
Polietileno (AD) sólido 1,92-2,30
Polipropileno sólido 1,880
Politetrafluoretileno sólido 1,050
Todas las medidas son a 25 °C a menos que se indique lo contrario,
Los mínimos y máximos notables se muestran en negrita.